冲压模具实例

1、冲压模具实例例 8.2.1 冲裁模设计与制造实例工件名称：手柄工件简图：如图 8.2.1 所示。生产批量：中批量材料： Q235-A 钢材料厚度： 1.2mm1冲压件工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。 材料为 Q235-A 钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个 © 8mm的孔和5个© 5mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为 35mm（大端4个© 5mm的孔与© 8mm孔、© 5mm的孔与R16mm 外圆之间 的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差 ，可看作 IT14 级，尺寸精度较低， 普通冲裁完

2、全能满足要求。2冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料 -冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔 -落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低， 难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效 率都较高，但工件最小壁厚 35mm 接近凸凹模许用最小壁厚 32mm ， 模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模 具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具， 生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求

3、。通过对上述三种方案 的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。3主要设计计算（1）排样方式的确定及其计算 设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的 特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图 8.2.2 所示的排样方 法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压 以后的条料水平方向旋转 180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲 裁出第二部分工件。搭边值取2. 5mm和3. 5mm,条料宽度为135mm , 步距离为 53 mm ，一个步距的材料利用率为 78% （计算见表 8.2.1 ）。查板材标准，宜选950mM 1500mm的钢板，

4、每张钢板可剪裁为7张条料(135mM 1500mm )，每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料 利用率为76%图821手柄工件简图图822手柄排样图(2) 冲压力的计算该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表8.2.1根据计算结果，冲压设备拟选 J23-25 。（3）压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图 8.2.3 所示。在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上 ，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1 L6共6组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心 C点的坐标 （13.57 ， 11.64 ）。有关计算如表 8.2.2 所示。 由以上

5、计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点0。若选用 J23-25 冲床， C 点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。（4）工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方 法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单， 适宜采用线切割机床分别加工落料凸模 、凹模、凸模固定板以及卸料板， 这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因 此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表8.2.3 所示。表肚2糸料及神压力的相关计项目分类攻目企

6、武结果»崔排样沖截件而积A【1152+82 ) 7i( L首<32 ) 122782 4 mm*条料宽度B3= 35+2X16+23+1135唤爭距5=32 + 16+2*2553mm竝"1«+、罠屮探边值a=3.Jmni aSJnun；采用无侧J£ 装置，案糾与导御板间一亍步距的射料利用率1kA227824w =xlCC! =xl OU心BS135x537B%冲医力冲裁力FF= KLt 巧二 Id 殍TO汽L2 祐UQ1731 SONL=370imk >T)=300MPa卸料力FkS926.4N查耒2仍丄祸«讥3推件力FrFt-

7、NE：tF=7呦刘66666.6?rhA-W12-7沖压工艺总力FzF+ Fjt+ Ft=i 了引® 矽戏4十巧覧栄血2467方N弹性卸科，下出件表昭生 压力中据表基才吏耒长度L/ttitn各星#姜素圧力中心 的坐标值XYL1 =35.132*5259226 5L2 =55.3403?.5L3 =55.34014=和.2必57甜62.5亠1工70S矶-迓L6-8756547.J-26.i合计363.7513.J711.S4图823凹模型口图(5) 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表824。选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。4.

8、模具总体设计(1) 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模(2) 定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装 置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件 的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定表菸仝工作孝件打口尺寸的计总尺寸及廿笑尺寸较換计聲金武均果4检R6R1S打.门Ra(化歇KA )Rt ( Ra Zmin/2)“Ra=1179-°wRt= iJTZom 丁查« 23.3«,冲裁眾面司隙ZmorC.lSmnLtZrtun=C. 126mtn ；磬 按系叛x-a

9、 5k橈具45 its 制送占棱核R8R8 m&=了炉o翊Rt= 7.7t5.ooM沖孔a5't=【如讪f+3CA )tdA= (dr+Zmin/2) A孑丁=庁 1.0.018 碁=3 2l+0 0ls4& 0加d?=8 J 3,q oi3如=£24颂砌清足' a+(Zmax Zmiji)o沿止距妤±0伞1Lr=L土也泪=95 曰.011+ 204 2IM 26茂恥周 卵料馨15的谡计计并项目公武里备淳制料板工作行程出h也乂也4.2rtiT!L山箱凸樓凹谨如制版的高度Itnirn 他为凸模冲裁后进人凹模的深度抽血糠胶工作行程H4 =h +h

10、 9.2tMn为凸欖修磨童取弘曲樣较自由咼度HH ： -4H36.8 mm取 H 舟H 91.25%標験的预压绸童H-Hl=：5.52fttrh般H勻的|,=每牛橡脸承秃的载荷氏'j-F /4173UN歸四个圆筒形磁橡较的外径D3= IdUlJT tFi/n 0.5iSitLitLa为旦筒形橡脸的內径取沪atm由L-OAMPi檯恢檢胶目由鬲廣H邛WH ,，T>=0 541 J满足宴求31 ftifti(3) 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。(4) 导向方式的选择为了

11、提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱 的导向方式。5. 主要零部件设计(1) 工作零件的结构设计 落料凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按 H6/m5。其总长L可按公式2.9.2计算:具体结构可参见图824 (a)所示。 冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲5个©5的圆形凸模可选用标准件 B H型式(尺寸为5.15 >64)。冲© 8mm孔的凸模结构如图8.2.4 (

12、b)所示。 凹模凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式 2.9.3、2.9.4 计算：凹模厚度 H=kb=0.2> 127mm=25.4mm (查表 2.9.5 得 k=0.2)凹模壁厚c= (1.52) H=3850.8mm取凹模厚度 H=30mm ，凹模壁厚 c=45mm ，凹模宽度 B=b+2c= ( 127+2> 45)mm=217mm凹模长度 L 取 195mm (送料方向)凹模轮廓尺寸为195mr> 217m> 30mm，结构如图8.2.4 (c)

13、所示。( 2)定位零件的设计落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上© 5mm和© 8mm两个孔作导正孔。© 8mm导正孔的导正销的结构如图8.2.5所示。导正应在 卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸 模端面lmm ,所以导正销直线部分的长度为1. 8mm。导正销采用H7/r6 安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用 H7/h6 配合。起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8X16。（3）导料板的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm,这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度按

14、表2.9.7选择。导料板采用45钢制作，热处理硬度为4045HRC，用螺钉和销钉固定 在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。（4）卸料部件的设计 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为 14mm。卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度为 4045HRC。 卸料螺钉的选用卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 12mm ，螺纹部分为M10X 10mm 。卸料15和落料凸撓b卜冲扎門用材料：Crl2MoV 热处理：5862HRC材料：Crl2MoV技术要求：尾部与凸模固定板按 H6/m5配合 热处理：5862HRCAr*4x MI2IHTr7卅V be 7_ -_w21?j門柑材料

15、：Crl2 MoV 热处理：6064HRC图 8.2.4 工作零件 钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后， 应使卸料板超出凸模 端面 lmm ，有误差时通过在 螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。(5) 模架及其它零部件设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱 在模具中间位置，冲压时可 防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜 。以凹模周界尺寸为依据 ，选择 模 架规格。导柱 d/mrnK L/mm 分别为 © 28X 16, © 32X 16；导套 d/mrnK L/mnrK D/mm 分别为© 28X 115 X 42© 32X 115X 4。上模座

16、厚度 H上模取45mm，上 模垫板厚度H垫取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H 下模取 50mm ，那么，该模具的闭合高度：H 闭二H 上模+ H 垫+ L + H + H 下模h2 = (45 + 10 + 64 + 30 + 50 2)mm=197mm式中 L 凸模长度， L=64 mm ；H凹模厚度，H=30mm ;h2 凸模冲裁后进入凹模的深度， h2=2mm 。可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-25 的最大装模高度( 220mm )，可以使用。6模具总装图通过以上设计，可得到如图 8.2.6 所示的模具总装图。模具上模部分主 要由上模板、垫板、凸模（ 7 个）、

17、凸模固定板及卸料板等组成。卸料 方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、 导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销 13 作为粗定距 ，在落料凸模上安装两个导正 销4，利用条料上© 5mm和 林孔作导正销孔进行导正，以此作为条料 送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用 落料孔套在活动挡料销 13 上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销 4 再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移02mm ，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正 销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 02mm 而

18、完成精确定距。用这种 方法定距，精度可达到 002mm 。7冲压设备的选定通过校核，选择开式双柱可倾压力机 J23-25 能满足使用要求。其主要技 术参数如下： 公称压力： 250KN 滑块行程： 65mm最大闭合高度： 270mm最大装模高度： 220mm1()61112/图8-2-6手柄级进模装配图工作台尺寸（前后 X左右）：370mM 560mm垫板尺寸（厚度X孔径）：50mrX 200mm模柄孔尺寸：© 40mrX 60mm最大倾斜角度： 30°8模具零件加工工艺本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相

19、对简单。图824 （a）所示落料凸模的加工工艺过程如表 8.2.5所示。凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件 ，其加工工艺比较规范 。图 8.2.4（c）所示凹模的加工过程与图7.2.1所示落料凹模的加工过程完全类似，见表 7.2.4，在此不再重复。9模具的装配根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模， 并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表 8.2.6 所示表8盆丰柄级谜模的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配K装配前仔细检查各凸惶形状及尺寸以衣凹模孔，是否符合图妖雯求尺寸精侵、形状。2.将各凸樓分别与相应的凹模孔相配，栓查其间腹是否加工均匀。不台适者应重新修磨或 更換.2凸

20、模装 配以凹决孔定位，將各凸模分别压入凸模固定板7的形孔中，并挤緊丰固。3装配下411、在下模压1上划甲心线，按中心预裝凹模2、导料板3；2、在下複座1、与刘板3上.用已加工好的凹模分别确定其螺孔位基 并分别鮎孔，攻丝；3、将下棋座1、导科板3、凹模2、活动担料榕13、弹黄14装在一起"并用嫖钉紧固，打 入悄打。4的己上1、在己裝奸的下模上敞等鬲垫铁，再在凹模中0.12mm的纸片，然后将凸模与固定根组 合慕入凹模；2、预装上模座，划岀与凸根固定板相应媒孔、悄孔位畫并鮎狡姒九惜孔；3、用螺钉将因定板组合.蛰板8、上模座连接在一起，但不审緊：斗、将卸料扳5套慕左己装入回定板的凸櫻上，装上

21、橡胶9和却料螺钉6,并训节樗胶的预丘 量，漫卸料扳鬲出凸模下端约1mm；J、总查凸、凹模间隙并训整合适厉，紧固媒斬；6. 安装导正销4、承料板15；7、恻衆检查，合适盾打入擠讥5试冲与装机试冲并根据试冲结果作相应调整9例822拉深模设计与制造实例零件简图：如图8.2.7所示。 生产批量：大批量材料：镀锌铁皮材料厚度：1mm1.冲压件工艺性分析该工件属于较典型圆筒形件拉深，形状简单对 称，所有尺寸均为自由公差，对工件厚度变化 也没有作要求，只是该工件作为另一零件的 盖，口部尺寸© 69可稍作小些。而工件总高度 尺寸14mm可在拉深后采用修边达要求。2.冲压工艺方案的确定该工件包括落料、

22、拉深两个基本工序，可有以 下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深。采用单工序模生产。方案二：落料-拉深复合冲压。采用复合模生 方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并 不困难。方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂， 送进操作不方便，加之工件尺寸偏大 。通过对上述三种方案的分析比较， 该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。3主要设计计算(1) 毛坯尺寸计算根据表面积相等原则，用解析法求该零件

23、的毛坯直径D，具体计算见表8.2.7。(2) 排样及相关计算采用有废料直排的排样方式，相关计算见表 8.2.7。查板材标准，宜选750mm< 1000mm的冷轧钢板，每张钢板可剪裁为 8张条料(93mM 1000mm )，每张条料可冲10个工件，故每张钢板的材料利 用率为 68%。(3) 成形次数的确定 该工件底部有一台阶，按阶梯形件的拉深来计算，求出h/dmin=15.2/40=0.38，根据毛坯相对厚度 t/D=1/90.5=1.1，查表 443发现h/dmin小于表中数值，能一次拉深成形。所以能采用落料-拉深复合冲压。顼日项目公式结果备注毛坯占乍育径口9Q 5mmD=1十丹- $

24、丙十 2叭£ - 2r 1+ Sr1 H- d十2山£ 4鸟 '十 也- 2r" -d排样申蕊件他积A士 i X Da/464292nnu2査表 4 3.1im£Ah-12min!杳春“2律杲小搭边慣尸0如 aj* lirLfti;榮料禺导科厳闯晾匚血1赳3 mm：n=i«呈器討t日93mmS=D + l91,3 run一卒步邃距的林辭利埔率ILnAn-xl OlTo765-8力R3RAF .FU0326Nt =300MP4*L= n2mm1癖力FF= Ji电讥曲査表也導扎i=Q伍t=32OMPa殴1力FtFv= s D< (cL

25、?+2rA)町 p/41743N初定ife 4.4 51? p-2 3MPq1卡曜工艺总力FzFt=F 十 F 十Fp1J41£3N和胜卸料写推件(4) 冲压工序压力计算该模具拟采用正装复合模，固定卸料与推件，具体冲压力计算见表8.2.7所示。根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，初选开式双柱可倾压力机J23-25。(5) 工作部分尺寸计算落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸计算见表 828所示。其中因为该工件口部尺寸要求要与另一件配合，所以在设计时可将其尺寸作小些，即拉深凹模尺寸取© 68.1+0.08mm，相应拉深凸模尺寸取© 6640.05mm。工件底部尺寸 &

26、#169; 43 mm © 40 mm 3mm 与 R2 mm 因为属于过渡尺寸，要求不高，为简单方便，实际生产中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模该处尺寸。義晡卫工仙廿尺寸计算尺寸廉舟粪凸、凹模间戏何阊跟尺寸偏计埠公式备注落料対0:52 3.3rtittL1J itiiftA =0.870.5DA=aSOJOT0*35題具制造公菱是査眾腑谱摘足A+ 6 7 （靳曲 ZihinorDt=（九一】i丰汕?戈QjQJJZ=2n_ina =0,74Da= （4一0乃匕）人杆 8 4+0.«植具常陆公差杲吏表4.83D产（一T4 .模具的总体设计（1 ）模具类型的选择由冲压工艺分析可知，

27、采用复合冲压，所以模具类型为落料 -拉深复合模。（2 ）定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板（本副模具固定卸料板与导 料板一体），送进步距控制采用挡料销。（3）卸料、出件方式的选择 模具采用固定卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力(4 )导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导 向方式。5.主要零部件设计(1)工作零件的结构设计由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件均采用整体结构，拉深凸模、 落料凹模和凸凹模的结构如图828所示。为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面 低。所以图

28、8.2.8a )所示拉深凸模，其长度L可按下式计算：L=H +H H3 mm式中H模固定板的厚度，H =20mm；H 凹模的厚度，H MOmm；H 配后，拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度.根据板厚大小，袂定H=3 mm*ftHnl P( q材料：CrWMn热处理：工作部分局部淬火，硬度 6064HRC图828主要工作零件图8.2.8b ）所示凸凹模因为型孔较多，为了防止淬火变形，除了采用工作部 分局部淬火（硬度5862HRC ）外，材料也用淬火变形小的 CrWMn模具（2）其它零部件的设计与选用 弹性元件的设计顶件块在成形过程中一方面起压边作用，另一方面还可将成形后包在拉深凸 模上的工件卸下。其压力由标准缓冲器提供。 模架及其它零部件的选用 模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上模误转180°装配，将模架中两对导柱与导套作成粗细不等:导ttd/mmXL/mm分别为 25X 170, 28X170；导套 d/mmXL/mmXD/mm分别为 4 25X90X41,中 28X90X4 九上模座厚度取35mm,即H i k=3 5mm上模垫板厚度取20mm即H汗2 Omm固定卸料板厚度取15mm 即H =15mm下固定板厚度取20mm即H诃沪20mm下樓垫板厚度取10mm*即H |电210mm下模座厚度取45mm,即H =4 5mm模具闭合高度